Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Здесь представлен протокол визуализации интактной всей сетчатки, при котором внешние непрозрачные/пигментные слои глазного яблока удаляются хирургическим путем, а оптическая просветляемость применяется для придания сетчатке прозрачности, что позволяет визуализировать периферическую сетчатку и гиалоидную сосудистую сеть в интактной сетчатке с помощью световой флуоресцентной микроскопии.
Нейронные и сосудистые структуры сетчатки в физиологических и патологических состояниях могут быть лучше визуализированы и охарактеризованы с помощью методов визуализации интактной всей сетчатки по сравнению с обычными препаратами и срезами сетчатки с плоским креплением. Тем не менее, иммунофлуоресцентная визуализация интактной целой сетчатки затруднена из-за непрозрачных покрытий глазного яблока, т.е. склеры, сосудистой оболочки и пигментного эпителия сетчатки (РПЭ), а также светорассеивающих свойств слоев сетчатки, которые препятствуют получению оптической визуализации высокого разрешения на всю толщину. Химическое отбеливание пигментных слоев и протоколы очистки тканей были описаны для устранения этих препятствий; однако описанные в настоящее время методы не подходят для визуализации эндогенных флуоресцентных молекул, таких как зеленый флуоресцентный белок (GFP) в интактной цельной сетчатке. Другие подходы обходили это ограничение путем хирургического удаления пигментных слоев и переднего сегмента глазного яблока, что позволило получить неповрежденную визуализацию глаза, хотя периферическая сетчатка и гиалоидные структуры были нарушены. Здесь представлен протокол интактной иммунофлуоресцентной визуализации всей сетчатки и стекловидного тела, который сочетает в себе хирургическое рассечение слоев склеры/сосудистой оболочки/пигментного эпителия сетчатки (РПЭ) с модифицированным методом очистки тканей и флуоресцентной микроскопией световых листов (LSFM). Новый подход предлагает беспрецедентный взгляд на ненарушенные сосудистые и нейронные элементы сетчатки, а также стекловидного тела и гиалоидной сосудистой системы при патологических состояниях.
Взаимодействие между нейрональными и сосудистыми элементами сетчатки в здоровом и болезненном состояниях традиционно изучается в иммунофлуоресцентных исследованиях на физических срезах парафиновой или криофиксированной ткани сетчатки или на плоских препаратах сетчатки1. Тем не менее, разрезание тканей нарушает непрерывность нейронов и сосудов сетчатки, и хотя трехмерная реконструкция соседних участков сетчатки предлагается в качестве возможного решения, она все еще подвержена ошибкам и артефактам. Препараты для плоского крепления сетчатки также заметно нарушают целостность сосудистых и нейрональных элементов сетчатки и географическую связь между соседними областями сетчатки2. В качестве альтернативы недавно была введена визуализация целой сетчатки для визуализации трехмерных проекций нейронных и сосудистых компонентов сетчатки в их естественном анатомическом положении 2,3,4,5.
При визуализации интактной целой сетчатки флуоресцентные сигналы от сосудистых и нейрональных элементов соседних участков сетчатки (плитки) интактной целой сетчатки регистрируются с помощью светового листового микроскопа; Затем эти плитки «сшиваются» вместе, чтобы воссоздать трехмерное изображение всей сетчатки 2,3,4,5,6. Визуализация целой сетчатки обеспечивает беспрецедентное изображение сетчатки для изучения патогенеза сосудистых, дегенеративных и воспалительных заболеваний сетчатки 2,3,4,5,6. Например, Prahst et al. выявили ранее «недооцененную» узловатую морфологию патологических сосудистых пучков, аномальную подвижность клеток и измененную динамику филоподий в модели кислород-индуцированной ретинопатии (ОИР) с использованием визуализации целой сетчатки в реальномвремени. Аналогичным образом, Henning et al., Singh et al., and Chang et al. продемонстрировали сложную трехмерную сосудистую сеть сетчатки в неповрежденной целой сетчатке 3,4,6. Vigouroux et al. использовали метод визуализации целого глаза, чтобы показать организацию сетчатки и зрительных проекций в перинатальном периоде5. Для того, чтобы иметь возможность создавать такие беспрецедентные трехмерные изображения сетчатки, протоколы визуализации целой сетчатки преодолевают два основных ограничения: 1) наличие непрозрачных и пигментированных покрытий глазного яблока (склеры, сосудистой оболочки и РПЭ) и 2) ограниченное проникновение света через всю толщину сетчатки, вызванное светорассеивающими свойствами ядерных и плексиформных слоев сетчатки. Henning et al. и Vigouroux et al. применили H2O2 отбеливание пигментов сосудистой оболочки / RPE для получения изображения неповрежденной сетчатки 3,5. Тем не менее, отбеливание не подходит для линий животных с эндогенными флуорофорами, такими как зеленый флуоресцентный белок (GFP) или после иммунофлуоресцентного окрашивания in vivo 3,5,7. Кроме того, метод Henning et al. по лечению H2O2 проводился в водных условиях, которые могут генерировать микропузырьки, приводящие к отслоению сетчатки. Кроме того, лечение H2O2 проводилось при температуре 55 °C, что еще больше ухудшает аффинность к тканевым антителам. Кроме того, отбеливание может привести к сильной автофлуоресценции, происходящей из окисленного меланина8. Другие протоколы депигментации для срезов глаза с использованием перманганата калия и щавелевой кислоты позволили удалить пигменты РПЭ в эмбриональных срезах, но было также показано, что этот метод депигментации снижает эффективность иммуномечения. В качестве альтернативы отбеливанию Prahst et al., Singh et al., and Chang et al. удалили склеру, сосудистую оболочку и роговицу, чтобы сделать всю сетчатку доступной для света микроскопа 2,4,6. Тем не менее, удаление роговицы, хрусталика и периферической сетчатки может деформировать и разрушить периферическую сетчатку и гиалоидные сосуды, что делает эти методы непригодными для изучения периферической сетчатки и гиалоидной сосудистой системы.
Все доступные в настоящее время протоколы визуализации целого глаза включают использование этапа оптического очищения тканей для преодоления светорассеивающих свойств слоев сетчатки 2,3,4,5. Оптическая очистка тканей делает сетчатку прозрачной для света микроскопа путем выравнивания показателя преломления данной ткани, в данном случае сетчатки, по всем ее клеточным и межклеточным элементам для минимизации рассеянияи поглощения света. Сосудистая оболочка и РПЭ должны быть удалены или отбелены перед нанесением оптического очищения тканей на сетчатку, так как пигментные оболочки глазного яблока (сосудистая оболочка и РПЭ) не могут быть достаточно очищены 6,12,13,14,15,16,17,18.
Участие и вклад стекловидного тела и гиалоидной сосудистой системы в патологические состояния, такие как ретинопатия недоношенных (РН), персистирующая сосудистая сеть плода (ПФВ), болезнь Норри и болезнь Стиклера, лучше всего изучаются, когда сетчатка и гиалоидные сосуды не нарушены при подготовке тканей 19,20,21,22,23. Существующие методы визуализации целой сетчатки либо удаляют передний отрезок глаза, что естественным образом разрушает стекловидное тело и его сосудистую сеть, либо применяют отбеливающие агенты, которые могут удалять эндогенные флуорофоры. Опубликованные методы визуализации стекловидного тела и сосудистой сети в их неповрежденном, нетронутом состоянии отсутствуют. Здесь мы описываем метод визуализации всей сетчатки и стекловидного тела, который состоит из хирургического рассечения пигментированных и непрозрачных покрытий глазного яблока, модифицированной оптической просветленной ткани, оптимизированной для сетчатки, и флуоресцентной микроскопии световых листов. Ниже подробно описаны этапы подготовки образцов, оптической очистки тканей, световой листовой микроскопии и обработки изображений.
Все эксперименты были одобрены Комитетом по уходу за животными и их использованию (IACUC) Медицинского отделения Техасского университета. Использование животных и уход за ними соответствовали заявлению Ассоциации исследований в области зрения и офтальмологии (ARVO) для использования животных в офтальмологических исследованиях и исследованиях зрения. Все материалы, необходимые для проведения этой процедуры, перечислены в Таблице материалов. Надевайте неопудренные перчатки во время выполнения каждого шага. Для получения информации о шагах 6 и 7 также обратитесь к официальному руководству по эксплуатации микроскопа.
1. Подготовка животных
2. Энуклеация и фиксация глазного яблока
3. Вскрытие образца (Рисунок 1 и Рисунок 2)
4. Окрашивание сосудов
5. Оптическое очищение 2,2'-тиодиотанолом (ТДЭ)
6. Визуализация всего глаза с помощью световой листовой микроскопии
7. Обработка изображений после получения изображений
ПРИМЕЧАНИЕ: Обработка после сбора данных зависит от типа файла и программного обеспечения, совместимого с файлами изображения.
Проекция перипапиллярной сосудистой сетки и микроглии под нулевым углом показана на рисунке 3A. Кроме того, неповрежденное распределение микроглии всей сетчатки у мыши CX3CR1-GFP представлено на рисунке 3B. Основным преимуществом мет?...
Развитие и патологии сетчатки и стекловидного тела лучше всего изучаются с помощью методов визуализации целой сетчатки, при которых сетчатка не разрезается на срезы или для плоских препаратов. Существующие методы визуализации всего глаза включают либо пигментное о?...
Отсутствие соответствующего коммерческого конфликта интересов.
Эта работа была проделана в медицинском отделении Техасского университета. Авторы высоко оценивают Харальда
Юнге, доктор философии, Дебора Феррингтон, доктор философии, и Хайди Рерих, Университет Миннесоты, за помощь в подготовке рисунка 1 и фильма 2. LO был поддержан грантом NIEHS T32 Training Grant T32ES007254.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Experimental animal | |||
CX3CR1-GFP Mouse | The Jackson Laboratory | 5582 | |
Anesthetic | |||
Dexmedetomidine | Par Pharmaceutical | 42023-146-25 | |
Ketamine | Fresenius Kabi | ||
Tissue harvesting, fixation, and sample dissection | |||
cardiac perfusion pump | Fisher scientific | NC9069235 | |
Cyanoacrylate superglue | amazon.com | ||
Fine scissors-sharp | Fine Science Tools | 14160-10 | |
Fine tweezers | Fine Science Tools | 11412-11 | |
Paraformaldehyde (PFA) | Electrone microscopy sciences | 15710-S | |
Phosphate buffered saline (PBS) | Gibco | 10010049 | |
size 1 painting brush | dickblick.com | ||
straight spring scissors | Fine Science Tools | 15000-03 | |
syringe, needle tip, 27 gauge x 1.25" | BD | ||
Tubes 1.5 ml, 15 ml, 50 ml | Thermo sceintific | ||
Tween-20 | ThermoFisher | 85114 | |
Immunofluorescent staining | |||
Anti-mouse collagen IV antibody | Abcam | ab19808 | 1:200 dilution |
Anti-rabbit Alexa Fluor 568 | Invitreogen | A-11011 | 1:200 dilution |
Normal goat serum | ThermoFisher | 50062Z | 10% concentration |
Tissue clearing | |||
2,2′-thiodiethanol (TDE) | Fluka analytica | STBD7772V | |
Rocking shaker | Fisher scientific | 02-217-765 | |
Microscopy | |||
Fluorescent microspheres | TetraSpeck | T14792 | |
Light sheet fluorescent microscope (LSFM) | Zeiss | Z1 | |
Microglia enumeration | |||
ImageJ | National Institue of Health |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены